Design and analysis of a biogas power plant operating off-grid in Şanlıurfa province

Öz

Biyogaz santrallerinde kullanılan biyogaz jeneratörleri elektrik dağıtım şebekesi ile senkronize bir şekilde çalışır. Şebekede yaşanan arızalar sonucunda oluşan gerilim dalgalanmaları biyogaz jeneratörlerinde ani duruşlara neden olur. Ani duruşlar biyogaz jeneratörünün zarar görmesine ve elektrik üretiminin kesintiye uğramasına neden olur. Bu makalede Şanlıurfa ilindeki bir biyogaz santralinin şebekeden bağımsız olarak çalışması için biyogaz santrali ve fotovoltaik sistemden oluşan hibrit bir sistemin tasarım ve analizi yapılmıştır. Böylece biyogaz santrali elektrik şebekesinden bağımsız çalışarak elektrik ihtiyacını FV sistemden karşılar. Elektrik kesintisi sırasında ada modunda çalışarak dış tüketiciyi beslemeye devam eder. Hibrit sistemin tasarım ve analizleri HOMER yazılımı ile yapılmıştır ve hibrit sistemin 25 yıl sonundaki net maliyeti $509.047, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranı ise %97.3 olarak bulunmuştur. Yapılan tasarım ve analizler sonucunda hibrit sistemin uygulanabilir olduğu ve yenilenebilir enerji kaynaklarını etkin bir şekilde kullandığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Biogas
• PV systems
• renewable energy
• HOMER software
• hybrid systems
• biogas generator

Şanlıurfa İlinde Bir Biyogaz Santralinin Üretim Kayıplarını Telafi Etmek için Fotovoltaik Tabanlı Yardımcı Kaynak ve Sistemlerin Kullanımı

Öz

Biyogaz santrallerinde kullanılan biyogaz jeneratörleri elektrik dağıtım şebekesi ile senkronize bir şekilde çalışır. Şebekede yaşanan arızalar sonucunda oluşan gerilim dalgalanmaları biyogaz jeneratörlerinde ani duruşlara neden olur. Ani duruşlar biyogaz jeneratörünün zarar görmesine ve elektrik üretiminin kesintiye uğramasına neden olur. Bu makalede Şanlıurfa ilindeki bir biyogaz santralinin enerji ihtiyacını kesintisiz olarak karşılamak için biyogaz santrali ve fotovoltaik sistemden oluşan hibrit bir sistemin tasarım ve analizi yapılmıştır. Hibrit sistem ile biyogaz santrali enerji ihtiyacını FV sistemden karşılar. Hibrit sistemin tasarım ve analizleri HOMER yazılımı ile yapılmıştır ve hibrit sistemin 25 yıl sonundaki net maliyeti $509.047 yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranı ise %97.3 olarak bulunmuştur. Yapılan tasarım ve analizler sonucunda hibrit sistemin uygulanabilir olduğu ve yenilenebilir enerji kaynaklarını etkin bir şekilde kullandığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Biyogaz
• FV sistemler
• yenilenebilir enerji
• HOMER yazılımı
• hibrit sistemler
• biyogaz jeneratörü

Kaynakça

1. A. Kavoosi, Environmental Pollution Caused by the use of Fossil Fuels in Architecture and the Need for Renewable Energy, Science and Tech. of the Day, 2:4 (2021) 314-319.
2. M. Ş. Üney, and N. Çetinkaya, Comparison of CO2 emissions fosil fuel based energy generation plants and plants with Renewable Energy Source, Procedings of the 2014 6th Int. Conf. on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), Bucharest, Romania, (2014) 29-34.
3. R. Gu, Methane Gas Emission Detection using Deep Learning and Hyperspectral Imagery, 2021 IEEE 3rd Int. Conf. on Frontiers Technology of Information and Computer (ICFTIC), Greenville, SC, USA, (2021) 36-44.
4. M. A. Sanz-Bobi, F. de Cuadra, and C. Batlle, A review of keypoints of an industrial biogas plant. A European perspective, 2012 Int. Conf. on Renew. Energy Researchand Applications (ICRERA), Nagasaki, Japan, (2012) 1-6.
5. Elektrik Aylık Sektör Raporu Listesi, [Çevrimiçi]. Mevcut: https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-0-23/.
6. Hybrid Optimization Model for Electric Renewable, [Online]. Avilable: www.homerenergy.com.
7. A. Ghasemi et al., Technoeconomic analysis of stand-alone hybrid photovoltaic-diesel-battery systems for rural electrification in eastern part of Iran-A step toward sustainable rural development, Renew. Sustainable Energy Rev., 28 (2013) 456-462.
8. S. Bahramara, M.P. Moghaddam, and M. Haghifam, Optimal planning of hybrid renewable energy systems using HOMER: A review, Renew. Sustain. Energy Rev., 144:62 (2016) 609–620.

9. R. Rajbongshi a, b, Devashree Borgohain a, Sadhan Mahapatra a, Optimization of PV-biomass-diesel and grid base hybrid energy systems for rural electrification by using HOMER, Energy, 126 (2017). 461-474.
10. M. K. Shahzad, Techno-economic feasibility analysis of a solar-biomass off grid system forthe electrification of remote rural areas in Pakistan using HOMER software, Renew. Energy, 106 (2017) 264-273.
11. H. Tazvinga, and O. Dzobo, Feasibility Study of a Solar-Biogas System for Off-Grid Applications, 2019 9th Int. Conf. on Power and Energy Systems (ICPES), Perth, WA, Australia, 2019, pp. 1-5.
12. A. Allouhi, S. Rehman, and M. Krarti, Role of energy efficiency measures and hybrid PV/biomass power generation in designing 100% electric rural houses: A casestudy in Morocco, Energy and Buildings, 236 (2021) 1-12.
13. S. R. Pradhan, P. P. Bhuyan, and S. K. Sahoo, Design of Stand alone Hybrid Biomass&PV System of an Off Grid House in a Remote Area, Int. Journal of Engineering Researchand Application 3:6 (2013) 433-437.
14. S.Salehin et al., Optimized Model of a Solar PV-Biogas-Diesel Hybrid Energy System for Adorsho Char Island, Bangladesh, 2014 3rd Int. Conf. on the Developments in Renew. Energy Tech. (ICDRET), Dhaka, Bangladesh, (2014) 1-6.
15. M. M. Tanim, N. A. Chowdhury, and M. M. Rahman and J. Ferdous, Design of a photovoltaic-biogas hybrid power generation system for bangladesh remote area using HOMER software, 2014 3rd Int. Conf.on the Developments in Renewable Energy Tech. (ICDRET), Dhaka, Bangladesh, (2014) 1-5.
16. C. Ghenai, and I. Janajreh, Design of Solar-Biomass Hybrid Microgrid System in Sharjah, Energy Procedia, 103 (2016) 357-362.
17. Biyokütle Enerji Potansiyeli Atlası, [Çevrimiçi]. Mevcut: https://bepa.enerji.gov.tr/.
18. M. Atmaca, G. Yusufoğlu, and A. Kurtuluş, Güneş enerjili sulamanın tarım sektöründe uygulaması, BEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 3:2 (2015) 142-153.
19. Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası, [Çevrimiçi]. Mevcut: https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator /pages/63.aspx.
20. C. Moya et al., Design of biogas upgrading processes based on ionic liquids, Chemical Engineering Journal, 428 (2022).